养殖源有机肥的重金属污染及环境风险评价研究

摘要

有机肥料安全合理使用是循环农业的关键环节和技术难点。本研究对浙江省有机肥料中重金属污染的现状作了调查，并采用粮经轮作、粮油轮作长期定位试验，对长期施用商品有机肥料后重金属在土壤中的积累和迁移规律进行研究，结合国内外有机肥料的标准以及土壤类型，同时考虑环境容量，进行了环境风险评估，为有机肥的安全合理施用提供科学依据。研究的主要结论如下:
　　(1)调查结果表明，有机肥中重金属超标比较普遍，其重金属含量与原料来源和季节有密切的关系。猪粪、牛粪、鸡粪、混合粪便有机肥春季样品重金属合格率分别为34.88％、85.00％、78.57％、53.85％;夏季样品分别为67.57％、100％、93.33％、83.33％。不同原料以猪粪有机肥重金属超标最为严重，重金属元素中又以As元素超标最为严重，春夏季有机肥的As超标率分别为58.14％和24.32％。不同季节的有机肥中重金属含量也存在较大差异，春季有机肥的重金属含量高于夏季，其合格率均低于夏季。不同原料的有机肥总养分和有机质含量存在明显差别，猪粪为原料的有机肥总养分含量最高，而牛粪为原料的有机肥有机质含量最高，夏季有机肥的总养分和有机质含量均高于春季有机肥。两季的有机肥基本都偏碱性。
　　(2)粮油轮作条件下5年定位试验结果表明，施用有机肥不仅能增加全N、速效P、速效K和有机质的含量，而且随着有机肥施用量的增加，耕作层土壤中Cu、Zn和Hg含量也有明显增加的趋势。从单一重金属的污染情况评价，Cu、Zn和Hg的污染指数和生态危害系数相对较高，并随着有机肥施用量的增加相应增大。施用低量（2625 kg/hm2）有机肥条件下，Cu、Zn污染等级为警戒级，潜在生态危害程度为轻度，Hg污染等级为轻污染，潜在生态危害程度为中度;施用中量(5500kg/hm2))有机肥条件下，Cu、Zn和的污染等级为警戒级，潜在生态危害程度为轻度，Hg的污染等级为轻污染，潜在生态危害程度为中度。在施用高量(8125kg/hm2))有机肥条件下，Cu、Zn污染等级为轻污染、警戒级，潜在生态危害程度都为轻度，Hg的污染等级为轻污染，潜在生态危害程度为中度。综合多种重金属的污染情况来看，随着有机肥施用量的增加，综合污染指数和潜在生态危害系数也相应增加。
　　(3)粮经轮作条件下5年定位试验结果表明，施用有机肥都能提高土壤全N、速效P、速效K和有机质的含量，同时提高土壤pH，缓解土壤酸化。与粮油轮作条件下类似，随着有机肥用量的增加，耕作土壤中重金属的含量也增大，Zn、Cr、As尤为显著。从单一重金属的污染情况评价，Cu、Zn、Pb和Hg的污染指数和生态危害系数相对较高。施用低量有机肥(10.5t/hm2)条件下，Cu、Zn和Pb的污染等级都为轻污染，潜在生态危害程度都为轻度;Hg为的污染等级为警戒级，潜在生态危害程度为中度。施用高量有机肥(18t/hm2)条件下，Cu、Zn和Pb的污染等级为轻污染，潜在生态危害系数为轻度，Hg为的污染等级为警戒级，潜在生态危害程度为中度。
　　(4)粮经轮作试验表明，当施用有机肥为18 t/hm2时，汞含量变化最明显，据估算连续施用21次会超过二级标准。有机肥用量控制在合理施肥范围内，在改善土壤肥力的同时，可有效控制重金属的污染风险。

目录

声明

摘要

第一章 综述

1．1 禽畜粪便污染现状

1．2 商品有机肥生产发展状况

1．2．1 有机肥的生产工艺

1．2．3 有机肥发展状况

1．3 有机肥中重金属的环境效应

1．3．1 重金属来源及影响因素

1．3．2 重金属的危害

1．3．3 有机肥中重金属的限量标准

1．3．4 畜禽粪便有机肥中重金属含量状况

1．3．5 畜禽粪便有机肥中重金属的形态分布

1．4 重金属的环境风险评价

1．4．1 重金属在土壤中的化学行为

1．4．2 国内外土壤污染现状

1．4．3 风险评价方法

1．5 以往的研究不足，本课题的研究目的

第二章 禽畜有机肥重金属及养分含量特征研究

引言

2．1 材料与方法

2．1．1 样品采集

2．1．2 样品种类

2．1．3 测量方法

2．2 结果与分析

2．2．1 有机肥中重金属含量状况

2．2．2 有机肥中养分含量、有机质含量及pH状况

2．3．讨论

2．4．小结

第三章 连续5年施用有机肥粮油轮作土壤的养分、重金属分布特征及其环境风险评价研究

引言

3．1 材料与方法

3．1．1 实验区概况

3．1．2 实验设计

3．1．3 样品采集及制备

3．1．4 土壤中养分及重金属的测量

3．1．5 土壤重金属污染及潜在风险评价方法

3．1．6 数据处理分析

3．2 结果与分析

3．2．1 土壤养分、有机质含量状况及pH变化

3．2．2 土壤重金属含量及空间分布

3．2．3 土壤重金属污染及潜在风险评价

3．3．讨论

3．4 小结

第四章 连续五年施用有机肥粮经轮作土壤的养分、重金属积累及环境风险评价研究

引言

4．1 材料与方法

4．1．1 实验区概况

4．1．2 实验设计

4．1．3 样品采集及制备

4．1．4 土壤中养分及重金属的测量

4．1．5 土壤重金属污染及潜在风险评价方法

4．1．6 土壤中重金属元素含量的估算

4．1．7 数据处理分析

4．2 结果与分析

4．2．1 土壤养分、有机质含量状况及pH变化

4．2．2 土壤重金属含量分布状况

4．2．3 土壤重金属含量积累的预测

4．2．4 土壤重金属污染及潜在风险评价

4．3．讨论

4．4．小结

第五章 全文总结与展望

参考文献

致谢